專利名稱：可靈活升壓的pfc控制電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電路領域，具體而言，涉及一種可靈活升壓的PFC控制電路。
背景技術：
PFC (Power Factor Correction)也即功率因數(shù)校正,通常用于表征電力的被利用程度及對電網(wǎng)的污染程度，PFC電路主要用于改善諧波，降低負載對電網(wǎng)的污染。現(xiàn)有硬件式PFC輸出電壓只能固定，難于靈活根據(jù)電源輸入電壓、輸出電壓以及負載大小實現(xiàn)跟隨升壓等功能，限制其應用范圍。針對相關技術中PFC輸出電壓固定的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

實用新型內容本實用新型的主要目的在于提供一種可靈活升壓的PFC控制電路，以解決PFC輸出電壓固定的問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的提供了一種可靈活升壓的PFC控制電路。根據(jù)本實用新型的PFC控制電路包括PFC升壓功率電路模塊；輸出電壓采樣模塊，與PFC升壓功率電路模塊的輸出端相連接；輸入電壓采樣模塊，與PFC升壓功率電路模塊的輸入端相連接；負載電流采樣模塊，用于對流過負載的電流進行采樣；PFC控制模塊，與輸出電壓采樣模塊、輸入電壓采樣模塊和負載電流采樣模塊分別相連接，用于根據(jù)輸出電壓采樣模塊、輸入電壓采樣模塊和負載電流采樣模塊的采樣信號控制PFC升壓功率電路模塊。進一步地，PFC控制模塊包括處理器,與輸出電壓米樣模塊、輸入電壓米樣模塊和負載電流采樣模塊分別相連接，用于根據(jù)各采樣模塊的采樣信號計算目標輸出電壓，并在目標輸出電壓大于實際輸出電壓時，輸出第一控制信號，在目標輸出電壓小于實際輸出電壓時，輸出第二控制信號，其中，第一控制信號用于控制PFC升壓功率電路模塊的輸出電壓升高，第二控制信號用于控制PFC升壓功率電路模塊的輸出電壓降低，實際輸出電壓為輸出電壓采樣模塊的采樣電壓；以及PFC控制芯片，與處理器相連接，用于根據(jù)處理器輸出的控制信號控制PFC升壓功率電路模塊。進一步地,處理器輸出的控制信號為PWM信號,PFC控制模塊還包括第一電阻,第一端與處理器的控制信號輸出端相連接，第二端與PFC控制芯片相連接；第二電阻，第一端連接于第一電阻與PFC控制芯片之間的節(jié)點，第二電阻的第二端接地；以及電容，第一端連接于第一電阻與PFC控制芯片之間的節(jié)點，電容的第二端接地。進一步地，第一電阻與PFC控制芯片的基準參考電壓端相連接，PFC控制芯片的輸出電壓反饋端與輸出電壓采樣模塊的輸出端相連接。進一步地，第一電阻與PFC控制芯片的輸出電壓反饋端相連接。通過本實用新型，采用包括以下部分的PFC控制電路PFC升壓功率電路模塊；與PFC升壓功率電路模塊的輸出端相連接的輸出電壓采樣模塊；與PFC升壓功率電路模塊的輸入端相連接的輸入電壓采樣模塊；用于對負載電流進行采樣的負載電流采樣模塊；用于根據(jù)各采樣模塊的采樣信號控制PFC升壓功率電路模塊的PFC控制模塊，解決了 PFC輸出電壓固定的問題，進而達到了能夠根據(jù)輸入電壓及負載靈活調節(jié)PFC輸出電壓的效果。

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中圖I是根據(jù)本實用新型實施例的PFC控制電路的原理框圖；圖2是根據(jù)本實用新型第一實施例的PFC控制電路的接線示意圖；圖3是根據(jù)本實用新型實施例的PFC升壓功率電路模塊示意圖；圖4是根據(jù)本實用新型第二實施例的PFC控制電路的接線示意圖；圖5是根據(jù)本實用新型實施例的PFC控制方法的流程圖；以及圖6是根據(jù)本實用新型實施例的PFC控制效果示意圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。圖I是根據(jù)本實用新型實施例的可靈活升壓的PFC控制電路的原理框圖，如圖I所不，該控制電路包括PFC升壓功率電路模塊I、輸出電壓米樣模塊2、輸入電壓米樣模塊3、負載電流采樣模塊4和PFC控制模塊5。其中，PFC升壓功率電路模塊I用于將電源的輸出電壓升壓至一定值；輸出電壓采樣模塊2與PFC升壓功率電路模塊I的輸出端相連接，用于對PFC升壓功率電路模塊I的輸出電壓進行米樣；輸入電壓米樣模塊3與PFC升壓功率電路模塊I的輸入端相連接，用于對PFC升壓功率電路模塊I的輸入電壓進行采樣；負載電流采樣模塊4，用于對流過電源負載的電流進行采樣；PFC控制模塊5與輸出電壓采樣模塊2、輸入電壓采樣模塊3和負載電流采樣模塊4分別相連接，用于根據(jù)各采樣模塊的采樣信號控制PFC升壓功率電路模塊1，以實現(xiàn)PFC升壓功率電路模塊I輸出的電壓跟隨電源輸入電壓變化以及跟隨負載變化等功倉泛。采用該實施例提供的PFC控制電路，能夠根據(jù)輸入電壓以及負載電流靈活調節(jié)PFC輸出電壓，解決了 PFC輸出電壓固定的問題，為實現(xiàn)PFC的電壓、負載跟隨控制提供基礎，同等應用條件下有效降低功耗及應用成本。圖2是根據(jù)本實用新型第一實施例的PFC控制電路的接線示意圖，如圖2所示，該控制電路包括PFC升壓功率電路模塊、輸出電壓米樣模塊、輸入電壓米樣模塊、負載電流采樣模塊和PFC控制芯片、DSP/MCU、負載控制模塊以及電阻和電容。其中,DSP/MCU為處理器,與輸出電壓米樣模塊、輸入電壓米樣模塊、負載電流米樣模塊和負載控制模塊分別相連接；PFC控制芯片與DSP/MCU相連接；第一電阻Rl的第一端與DSP/MCU的控制信號輸出端相連接，第一電阻Rl的第二端與PFC控制芯片相連接；第二電阻R2的第一端連接于第一電阻Rl與PFC控制芯片之間的節(jié)點，第二電阻R2的第二端接地；電容Cl的第一端連接于第一電阻Rl與PFC控制芯片之間的節(jié)點，電容Cl的第二端接地；負載控制模塊用于控制負載正常運轉(如直流電機等)。PFC控制芯片基本工作原理芯片具有參考電壓端和輸出電壓反饋端，其中，第一電阻Rl的第二端與參考電壓端相連接，以提供參考電壓端的電壓Vb，輸出電壓采樣模塊與輸出電壓反饋端相連接，以提供輸出電壓反饋端的電壓Vf，當Vf < Vb時，PFC控制芯片控制PFC升壓功率電路模塊工作，當Vf > Vb時，PFC控制芯片控制PFC升壓功率電路模塊停止工作，從而使PFC輸出電壓Vo穩(wěn)定在某一固定值范圍內。該PFC控制電路的工作原理先由DSP/MCU采樣當前的PFC輸入電壓值Vin、PFC輸出電壓值Vo、負載電流值Io，按一定算法綜合計算出當前目標PFC輸出電壓值，例如目標PFC輸出電壓Vt=Vin+ Δ V+Vload，其中Λ V為某一固定電壓值(如30V、40V等)，Vload為 與負載電流值Io相關的電壓值(可線性相關,如Vload=k*Io ;也可分段相關,如Io ( 4A,Vload=5V -AA < Io 彡 6A, Vload=IOV ；6A < Io 彡 9A, Vload=15V ；9A < Io, Vload=20V 等)，當Vo>Vt時，DSP/MCU判斷當前應降壓，當Vo〈Vt時，則判斷當前應升壓，然后DSP/MCU輸出頻率為f、相應占空比的PWM信號，其中，占空比減小可將PFC輸出電壓降壓，占空比增大可將PFC輸出電壓升壓，DSP/MCU輸出的PWM信號至由限流電阻R1、放電電阻R2和儲能電容Cl組成的電路并轉換成直流電平信號，此直流電平信號作為PFC基準參考電壓Vb反饋給PFC控制芯片，最后PFC控制芯片根據(jù)Vb和Vf的大小關系，進而控制PFC升壓功率模塊輸出對應PFC電壓值。如圖3所示，PFC升壓功率模塊工作時，可通過控制其中的開關管Q導通，此時PFC電感L儲能，然后控制Q截止，此時PFC電感L放電并通過隔離二極管D給儲能電容C充電，以達到升壓目的。圖4是根據(jù)本實用新型第二實施例的PFC控制電路的接線示意圖，如圖4所示，該PFC控制電路與圖2所示實施例的PFC控制電路的不同之處在于PFC控制芯片的參考電壓由芯片內部提供，該參考電壓為固定值，第一電阻Rl的第二端與PFC控制芯片的輸出電壓反饋端相連接，以提供輸出電壓反饋端的電壓Vf。采用圖2或圖4所示的實施例，硬件式PFC方案中的PFC輸出電壓值可完全由DSP/MCU來控制，可實現(xiàn)諸如固定升壓，線性跟隨升壓、非線性跟隨升壓、部分跟隨升壓、負載跟隨升壓等應用功能，既能擴大硬件式PFC的應用范圍，又能降低功耗及應用成本。圖5是根據(jù)本實用新型實施例的PFC控制方法的流程圖，如圖5所示，該方法包括如下的步驟S102和步驟S104。步驟S102 :米樣電源的輸出電壓、輸入電壓和電源負載的電流。步驟S104:根據(jù)采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，控制電源的輸出電壓。其中，根據(jù)控制需要設置一定的算法，使得電源輸出電壓隨輸入電壓和負載電流呈一定規(guī)律變化，以滿足控制需求。采用該實施例提供的PFC控制方法，能夠根據(jù)輸入電壓以及負載電流靈活調節(jié)PFC輸出電壓，解決了 PFC輸出電壓固定的問題，為實現(xiàn)PFC的電壓、負載跟隨控制提供基礎，同等應用條件下有效降低功耗及應用成本。優(yōu)選地，步驟S104包括根據(jù)采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流計算電源的目標輸出電壓；比較目標輸出電壓與米樣的輸出電壓；在目標輸出電壓大于米樣的輸出電壓時，控制電源的輸出電壓升高；以及在目標輸出電壓小于米樣的輸出電壓時，控制電源的輸出電壓降低。采用該優(yōu)選實施例，根據(jù)計算的目標輸出電壓控制電源輸出電壓，控制方法簡單。進一步優(yōu)選地，根據(jù)采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流計算電源的目標輸出電壓包括在電源輸入電壓線性變化時，根據(jù)采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算電源的目標輸出電壓，以使電源的目標輸出電壓跟隨電源輸入電壓線性變化，如圖6所示，曲線②實現(xiàn)輸出電壓隨電源輸入電壓同斜率上升；或者，在電源輸入電壓線性變化時，判斷采樣的電源輸入電壓是否在預設區(qū)間值內；當采樣的電源輸入電壓在預設區(qū)間值內時，根據(jù)采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算電源的目標輸出電壓，以使電源的目標輸出電壓按固定值升壓；以及當采樣的電源輸入電壓小于預設區(qū)間下限值時，根據(jù)采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算電源的目標輸出電壓，以使電源的目標輸出電壓跟隨電源輸入電壓線性變化；以及當采樣的電源輸入電壓大于預設區(qū)間上限值時，根據(jù)采樣的輸出電壓、輸入電壓和負載電流，計算電源的目標輸出電壓，以使電源的目標輸出電壓跟隨電源輸入電壓線性變化，如圖5所示，曲線③實現(xiàn)輸出電壓隨電源輸入電壓部分跟隨升壓。如圖6所示，跟隨升壓方式②與固定升壓方式①相比可有效降低PFC電感等功率器件的規(guī)格，擴大應用電源輸入電壓范圍，間接降低應用成本；實現(xiàn)部分跟隨升壓③能夠保證在某一額定輸入電壓范圍內輸出固定升壓值，以保證負載額定功率，而在額定輸出電壓范圍外則跟隨升壓，與固定升壓方式①相比可有效降低PFC電感等功率器件的規(guī)格，擴大應用電源輸入電壓范圍，間接降低應用成本等。從以上的描述中，可以看出，本實用新型實現(xiàn)了如下技術效果能夠根據(jù)輸入電壓以及負載電流靈活調節(jié)PFC輸出電壓，解決了 PFC輸出電壓固定的問題，為實現(xiàn)PFC的電壓、負載跟隨控制提供基礎，同等應用條件下有效降低功耗及應用成本。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種可靈活升壓的PFC控制電路，其特征在于，包括 PFC升壓功率電路模塊(I)； 輸出電壓米樣模塊(2),與所述PFC升壓功率電路模塊(I)的輸出端相連接； 輸入電壓采樣模塊(3)，與所述PFC升壓功率電路模塊(I)的輸入端相連接； 負載電流采樣模塊(4 )，用于對流過負載的電流進行采樣； PFC控制模塊(5),與所述輸出電壓米樣模塊(2)、所述輸入電壓米樣模塊(3)和所述負載電流采樣模塊(4)分別相連接，用于根據(jù)所述輸出電壓采樣模塊(2)、所述輸入電壓采樣模塊(3)和所述負載電流采樣模塊(4)的采樣信號控制所述PFC升壓功率電路模塊(I)。
2.根據(jù)權利要求I所述的PFC控制電路，其特征在于，所述PFC控制模塊(5)包括 處理器，與所述輸出電壓采樣模塊(2)、所述輸入電壓采樣模塊(3)和所述負載電流采樣模塊(4)分別相連接,用于根據(jù)所述輸出電壓米樣模塊(2)、所述輸入電壓米樣模塊(3)和所述負載電流采樣模塊(4)的采樣信號計算目標輸出電壓，并在所述目標輸出電壓大于實際輸出電壓時，輸出用于控制所述PFC升壓功率電路模塊(I)的輸出電壓升高的第一控制信號，在所述目標輸出電壓小于所述實際輸出電壓時，輸出用于控制所述PFC升壓功率電路模塊(I)的輸出電壓降低的第二控制信號，所述實際輸出電壓為所述輸出電壓米樣模塊(2)的采樣電壓；以及 PFC控制芯片，與所述處理器相連接，用于根據(jù)所述處理器輸出的控制信號控制所述PFC升壓功率電路模塊(I)。
3.根據(jù)權利要求2所述的PFC控制電路，其特征在于，所述處理器輸出的控制信號為PWM信號，所述PFC控制模塊(5 )還包括 第一電阻(R1)，第一端與所述處理器的控制信號輸出端相連接，第二端與所述PFC控制芯片相連接； 第二電阻(R2)，第一端連接于所述第一電阻(Rl)與所述PFC控制芯片之間的節(jié)點，所述第二電阻(R2)的第二端接地；以及 電容(Cl)，第一端連接于所述第一電阻(Rl)與所述PFC控制芯片之間的節(jié)點，所述電容(Cl)的第二端接地。
4.根據(jù)權利要求3所述的PFC控制電路，其特征在于，所述第一電阻(Rl)與所述PFC控制芯片的基準參考電壓端相連接，所述PFC控制芯片的輸出電壓反饋端與所述輸出電壓采樣模塊(2)的輸出端相連接。
5.根據(jù)權利要求3所述的PFC控制電路，其特征在于，所述第一電阻(Rl)與所述PFC控制芯片的輸出電壓反饋端相連接。
專利摘要本實用新型公開了一種可靈活升壓的PFC控制電路。該PFC控制電路包括PFC升壓功率電路模塊；輸出電壓采樣模塊，與PFC升壓功率電路模塊的輸出端相連接；輸入電壓采樣模塊，與PFC升壓功率電路模塊的輸入端相連接；負載電流采樣模塊，用于對流過負載的電流進行采樣；PFC控制模塊，與輸出電壓采樣模塊、輸入電壓采樣模塊和負載電流采樣模塊分別相連接，用于根據(jù)輸出電壓采樣模塊、輸入電壓采樣模塊和負載電流采樣模塊的采樣信號控制PFC升壓功率電路模塊。通過本實用新型，能夠根據(jù)輸入電壓以及負載靈活調節(jié)PFC輸出電壓，以實現(xiàn)PFC跟隨控制。
文檔編號H02M3/156GK202565159SQ20122024091
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權日2012年5月24日
發(fā)明者陳名才, 宋德超 申請人:珠海格力電器股份有限公司